一、核心结构差异
单级离心泵结构相对简单,主要由泵体、泵盖、叶轮、轴和机械密封等基本组件构成。其大特点是只有一个叶轮,通过加长弹性联轴器与电动机直接连接,泵的旋转方向从驱动端看为顺时针方向旋转。单级泵的叶轮可以是单吸式或双吸式,其中双吸式叶轮两侧都有进水口,叶轮结构对称,没有轴向力,运行更平稳。
多级离心泵结构较为复杂,将两个或以上具有同样功能的离心泵集合在一起。流体通道结构上,第一级的介质泄压口与第二级的进口相通,第二级的介质泄压口与第三级的进口相通,如此串联形成多级泵。多级泵主要由定子、转子、轴承和轴封四大部分组成,其中定子部分分为吸入段、中段、排出段和导叶,通过拉紧螺栓将各段夹紧构成工作室。转子部分主要由轴、叶轮、平衡盘和轴套组成,轴向力由平衡盘平衡。
二、性能参数对比
| 对比项 | 单级离心泵 | 多级离心泵 |
| 叶轮数量 | 1个 | 2个或以上 |
| 扬程范围 | ≤125米 | 可超过125米,高1800米 |
| 流量特性 | 流量大、压力低 | 流量小、压力大 |
| 效率 | 结构简单,能量损失小,效率较高 | 效率相对较低,但能效比高 |
| 轴向力 | 较小 | 较大,需要平衡装置 |
| 结构复杂度 | 简单 | 复杂,零件繁多 |
| 维护难度 | 维护方便 | 维修相对困难 |
| 价格 | 相对较低 | 一般比单级泵偏高 |
单级离心泵的工作原理是通过叶轮高速旋转产生离心力,液体从叶轮中心被甩向叶轮外缘,流速可增大至15-25m/s,动能随之增加。当液体进入泵壳后,由于蜗壳形泵壳中的流道逐渐扩大,液体流速逐渐降低,一部分动能转变为静压能,于是液体以较高的压强沿排出口流出。叶轮中心处由于液体被甩出而形成一定的真空,吸入管路的液体在压差作用下进入泵内,实现连续不断的吸入和压出。
多级离心泵采用"接力赛"式工作原理。液体进入泵体后,第一个叶轮(第一棒运动员)给它一个初速度,使其压力和速度第一次提升。带着新速度的液体进入第一个导叶(第一任教练),导叶让它平稳下来,把速度变成实实在在的压力,然后准确地引导它跑向第二级叶轮的入口。第二级叶轮在液体已经有一定压力的基础上,再次给它加速,让它的压力在原有基础上再上一层楼。这个过程一级一级地重复下去,每经过一级,液体的压力就累积增加一次,终以极高的压力从泵的出口喷涌而出。
四、应用场景对比
单级离心泵适用于:
低扬程、大流量场景,如市政给排水、农业灌溉
一般工业用水、冷却系统循环
家庭供水、消防供水等低压应用
流量范围:1.5-1600m³/h,扬程:8-125米
多级离心泵适用于:
高扬程需求场景,如高楼大厦供水、深井排水
矿山排水、油田注水
锅炉给水、高压清洗系统
高海拔丘陵地区的农田灌溉
消防系统提供高压水源
五、选型建议
在选择单级泵还是多级泵时,需要综合考虑以下因素:
扬程需求:当实际需要扬程小于125米时,可根据泵房面积、泵价格等因素综合考虑。多级泵一般比单级泵价格偏高,但可以通过增加叶轮个数来配用四级电机,从而提高泵使用寿命和降低机组噪音。
流量要求:单级泵流量大压力低,多级泵流量小压力大。如果系统需要大流量低压力,优先选择单级泵;如果需要小流量高压力,则选择多级泵。
运行成本:单级泵结构简单,维护成本低;多级泵虽然初期投资高,但在高扬程场景下能效比更高,长期运行成本可能更低。
维护便利性:单级泵维护方便,检修简单;多级泵结构复杂,维修相对困难,需要更专业的技术支持。
系统稳定性:多级泵输出平稳,压力和流量波动小;单级泵在部分负荷运行时可能出现"打闷泵"现象,导致效率降低和设备磨损。
选型原则:在满足扬程需求的前提下,优先选择单级泵,因为其结构简单、维护方便、成本较低。只有在单级泵无法满足扬程要求时,才考虑使用多级泵。同时,对于需要高扬程但流量不大的场景,多级泵是更经济的选择。


